点缺陷对单层MoS_2电子结构及光学性质的影响研究

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同类型点缺陷单层Mo S2电子结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算.计算结果表明:单层Mo S2属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.749e V,Mo空位缺陷V-Mo的存在使得单层Mo S2转化为间接带隙Eg=0.660e V的p型半导体,S空位缺陷V-S使得Mo S2带隙变窄为Eg=0.985e V半导体,S原子替换Mo原子S-Mo反位缺陷的存在使得Mo S2转化为带隙Eg=0.374e V半导体;Mo原子替换S原子Mo-S反位缺陷形成Eg=0.118e V直接带隙半导体.费米能级附近的电子态密度主要由Mo的4d态和s的3p态电子贡献.光学性质计算表明:空位缺陷对Mo S2的光学性质影响最为显著,可以增大Mo S2的静态介电常数、折射率n0和反射率,降低吸收系数和能量损失.     

第一性原理研究BiNbO_4晶体的电子结构和光学性质

此文用密度泛函理论的平面波赝势方法研究Bi Nb O4的电子结构和光学性质.获得了Bi Nb O4是一种禁带宽度为2.74 e V的直接带隙半导体,价带顶主要是由O-2p态与Bi-6s态杂化而成,而导带底主要是由Nb-4d态构成等有益结果;还分析得出介电函数、复折射率、能量损失等光学性质与电子态密度、能带结构存在内在的联系.     

第一性原理研究B掺杂Mn_4Si_7的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算方法,对未掺杂及B掺杂Mn_4Si_7的电子结构和光学性质进行理论计算.研究结果表明,未掺杂Mn_4Si_7是间接带隙半导体,其禁带宽度为0.786 eV,B掺杂后其禁带宽度下降为0.723 eV. B掺杂Mn_4Si_7是p型半导体材料.未掺杂Mn_4Si_7在近红外区的吸收系数达到10~5 cm~(-1),B掺杂引起Mn_4Si_7的折射率、吸收系数、反射系数及光电导率增加.     

过渡金属W、Mn、V、Ti掺杂二维材料MoSi2N4的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算了W、Mn、V、Ti替位掺杂二维MoSi₂N₄后的几何结构、电子结构以及光学性质的变化.电子结构分析表明W、Mn、W、Ti替位掺杂二维MoSi₂N₄后的禁带宽度分别为1.806 e V、1.003 e V、1.218 e V和1.373 e V;四种过渡金属掺杂后MoSi₂N₄的带隙类型没有发生改变,均为间接带隙半导体;W掺杂后的杂质能级靠近价带顶,费米能级靠近价带顶,为p型半导体,杂质能级为受主能级;Mn掺杂后的杂质能级靠近导带底,费米能级靠近导带底,为n型半导体;V和Ti掺杂后杂质能级位于费米能级附近,为复合中心;光学性质分析表明,在2 e V～4 e V的能量区间内,W掺杂结构的吸收波长为336 nm,体系发生红移;Mn、V和Ti替位掺杂后的吸收波长分别为320 nm、358 nm和338 nm,且掺杂体系均发生蓝移.     

第一性原理研究BiNbO4晶体的电子结构和光学性质

此文用密度泛函理论的平面波赝势方法研究BiNbO4的电子结构和光学性质．获得了BiNbO4是一种禁带宽度为2.74 eV的直接带隙半导体, 价带顶主要是由O-2p态与Bi-6s态杂化而成,而导带底主要是由Nb-4d态构成等有益结果; 还分析得出介电函数、复折射率、能量损失等光学性质与电子态密度、能带结构存在内在的联系．     

Mg_2Ge吸收系数和能量损失函数的第一性原理计算

应用密度泛函理论框架下的第一性原理超软赝势平面波方法系统地计算了Mg_2Ge基态的电子结构、电子态密度、弹性常数以及主要光电性质.计算结果表示Mg_2Ge是一种间接带隙半导体，禁带宽度为0.2136 e V;其价带主要由Ge的4s,4p态电子组成，导带则主要由Mg的3s,3p以及Ge的4p态电子组成;静态介电常数ε_1(0)=25.294;折射率n_0=4.5043;吸收系数最大峰值为396560.9 cm~(-1);通过计算弹性常数解释了Mg_2Ge的脆性;并分析了所计算的Mg_2Ge光电性质和其能带结构，为Mg_2Ge提供了在光电应用领域的理论依据和实验指导.     

Ge，Al掺杂锰硅化合物Mn4Si7的第一性原理计算

基于密度泛函理论（DFT）的第一性原理计算方法,对本征Mn4Si7以及Ge,Al单掺杂和共掺杂Mn4Si7的晶体结构,能带结构,态密度以及光学性质进行了计算和分析.计算结果表明：本征态Mn4Si7的禁带宽度为0.810 eV,为直接带隙半导体材料,掺杂后晶体结构稍微变化,禁带宽度减小,且共掺杂时禁带宽度最小,电导率最好.Al以及Ge,Al共同掺杂时会产生杂质能级.掺杂后光子能量向低能级方向移动,光电导率,光吸收,反射系数都有所增大,说明掺杂改善了Mn4Si7的光学性质,从而可以提高光伏发电效率.     

点缺陷对单层MoS2电子结构及光学性质的影响研究

采用基于第一性原理的贋势平面波方法,对不同类型点缺陷单层MoS2电子结构、能带结构、态密度和光学性质进行计算。计算结果表明：单层MoS2属于直接带隙半导体,禁带宽度为1.749ev,V-Mo缺陷的存在使得MoS2转化为间接带隙Eg=0.671eV的p型半导体,V-S缺陷MoS2的带隙变窄为Eg=0.974eV,S-Mo缺陷的存在使得MoS2转化为间接带隙Eg=0.482eV; Mo-S缺陷形成Eg=0.969eV直接带隙半导体,费米能级上移靠近价带。 费米能级附近的电子态密度主要由Mo的4d态和s的3p态电子贡献。光学性质计算表明：空位缺陷对MoS2的光学性质影响最为显著,可以增大MoS2的静态介电常数、折射率n0和反射率,降低吸收系数和能量损失。     

Ge,Al掺杂锰硅化和物Mn4Si7的第一性原理计算

基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理计算方法,对本征Mn₄Si₇以及Ge, Al单掺杂和共掺杂Mn₄Si₇的晶体结构,能带结构,态密度以及光学性质进行了计算和分析.计算结果表明:本征态Mn₄Si₇的禁带宽度为0.810 eV,为直接带隙半导体材料,掺杂后晶体结构稍微变化,禁带宽度减小,且共掺杂时禁带宽度最小,电导率最好.Al以及Ge, Al共同掺杂时会产生杂质能级.掺杂后光子能量向低能级方向移动,光电导率,光吸收,反射系数都有所增大,说明掺杂改善了Mn₄Si₇的光学性质,从而可以提高光伏发电效率.     

第一性原理研究Al掺杂Mn4Si7的电子结构及光学性质

基于密度泛函理论框架下,利用第一性原理计算方法,对本征Mn₄Si₇以及不同Al掺杂浓度下Mn₄Si₇的电子结构及光学性质进行系统计算分析. Mn₄Si₇晶胞中有16个Mn原子及28个Si原子,建立4种Mn_16-xAl_xSi₂₈(x=0,2,4,8)的掺杂模型,计算结果表明：本征Mn₄Si₇的禁带宽度E_g =0.775 eV,属于间接带隙半导体,Al的掺入导致了Mn₄Si₇费米能级附近的电子结构发生改变,导带向低能方向发生偏移,价带向高能方向发生偏移,禁带宽度由0.775 eV降至零,呈现出金属性.计算还表明,在光子能量低能区域,Al的掺入使Mn₄Si₇的介电函数、折射率、吸收及反射系数等光学性质有所提升,改善了Mn₄S...     

第一性原理计算Mo浓度对Mo掺杂BiVO4光催化性能的影响

本文利用基于密度泛函理论的第一性原理研究了不同浓度的Mo掺杂BiVO₄的V位的电子结构、光学性质和光催化性能.缺陷形成能的计算结果说明BiMo_xV_1-xO₄(x=0.0625, 0.125, 0.25)三种掺杂体系都是可以稳定存在的.电子结构计算结果表明：BiMo_xV_1-xO₄(x=0, 0.0625, 0.125, 0.25)四种体系的带隙分别为2.123 eV,2.142 eV,2.160 eV和2.213 eV.掺杂BiVO₄体系的带隙值均大于本征BiVO₄,且带隙随着Mo浓度的增加而增大. BiMo_xV_1-xO₄(x=0.0625, 0.125, 0.25)三种掺杂体系的能带结构全部向低能量区域移动,导致掺杂体系导带底越过费米能级,Mo掺杂BiVO₄后具...     

水热法合成BiVO4可见光催化剂

采用水热法,无需添加剂,在180℃通过调控pH值制备了不同结构和形貌的BiVO4可见光催化剂。利用XRD、SEM等手段对样品进行表征。结果表明,水热反应液pH值对BiVO4的晶相与形貌均有很大影响,pH为4时制备的片状BiVO4对亚甲基蓝的降解率最高（4h达91.79%）。     

Luminescence study of pure and Fe- or Mo-doped ZnWO4 crystals

ZnWO₄, ZnWO₄:Fe and ZnWO₄:Mo crystals were investigated by the methods of time-resolved spectroscopy in the temperature range of 4.2–300 K. It is shown that the Mo and Fe impurities significantly reduce the light yield of ZnWO₄. The main 2.5 eV emission of ZnWO₄ and the 1.77 eV emission band of ZnWO₄:Mo are shown to originate from the triplet excited state of the WO₆ and MoO₆ complex, respectively. In ZnWO₄:Fe,Mo the MoO₆ emission band is shifted to lower energies due to the perturbing influence of the iron impurity. No perturbing effect of Fe or Mo ions was observed for the main emission of ZnWO₄:Fe and ZnWO₄:Mo. The creation spectrum of self-trapped holes was measured for ZnWO₄, ZnWO₄:Fe and ZnWO₄:Mo crystals in the energy region of 4–30 eV.     

boldmath Study of electronic structures and absorption bands of BaMgF4 crystal with F colour centre

The electronic structures of BaMgF₄ crystals containing an F colour centre are studied within the framework of the fully relativistic self-consistent Direc-Slater theory, using a numerically discrete variational (DV-Xα) method. It is concluded from the calculated results that the energy levels of the F colour centre are located in the forbidden band. The optical transition energy from the ground state to the excited state for the F colour centre is about 5.12 eV, which corresponds to the 242-nm absorption band. These calculated results can explain the origin of the absorption bands.     

PbWO4闪烁晶体的发光动力学模型

在对PbWO₄闪烁晶体的光谱特性、发光衰减及其温度依赖以及热释光的研究基础上,并结合理论计算,提出了PbWO₄晶体发光的动力学模型,给出了PbWO₄晶体的基本能带结构及激子发光中心能态、陷阱能级在能隙中的位置。用此模型可以完整说明PbWO₄的发光过程,特别是导致室温下发光效率低的原因。最后还对其主发射成分蓝、绿发光中心的起源作了简要讨论。     

Pb2+: CaWO4晶体电子结构研究

运用局域密度泛函理论的离散变分方法（DV-Xa）模拟计算了掺Pb2+后CaWO4晶体的电子结构。计算结果表明,掺Pb2+后晶体的带隙明显变窄;晶体中可能存在Pb的6 s态到W的5 d态的电子跃迁过程,用过渡态的方法计算得到其光学跃迁能为3.86 eV（对应322 nm吸收带）。并解释了晶体内440 nm发光带起源于W的5 d态到Pb的6 s的金属离子间电子转移过程。     

Preparation and efficient visible light-induced photocatalytic activity of m-BiVO4 with different morphologies

The monoclinic scheelite BiVO₄ crystals with peanut-like, oval, twin-quadrangle and twin-four-pointed star morphologies were synthesized via a facile one step hydrothermal method by using sodium citrate as the chelating agent. The X-ray diffraction and scanning electron microscopy were employed to elucidate the structures and mophologies of the as-prepared BiVO₄ samples. The results showed that the formation of m-BiVO₄ with different morphologies relied on the pH value of the precursor solution. The band gaps values (E_g) of all the BiVO₄ samples were around 2.37–2.45 eV according to the UV–vis diffuse reflectance spectrum, which indicated that samples could strongly absorb in the visible light region. The photocatalytic activities of BiVO₄ crystals were evaluated by degradation of MB in aqueous solution under artificial solar-light. The BiVO₄ samples obtained at different pH values showed different photocatalytic activities during the sunlight-driven photodegradation of methylene blue (MB). The sample with peanut-like-shape prepared at pH=1 exhibited the highest activity, and the photocatalytic conversion could reach above 90% after 3 h of irradiation. The result suggested that m-BiVO₄ with peanut-like-shape could be used as an effective photocatalyst in practical application for organic pollutants degradation.     

Nd∶KY(WO4)2和Nd∶KG(WO4)2晶体吸收光谱性能分析

通过研究分析钨酸盐晶体Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂在室温下的吸收光谱，发现这2种晶体具有作为激光晶体的优良特性。根据Judd-Ofelt理论和测试所得的吸收光谱及数据，用VC++编程计算出晶体的谱线强度、振子强度、吸收截面等，拟合得Nd³⁺离子的3个晶场调节参数Ω_λ(λ=2，4，6)的值，并从理论上计算了自发跃迁几率、能级寿命、荧光分支比和积分发射截面。从计算得出的荧光分支比β可以看出，Nd∶KY(WO₄)₂(β_1060nm=0.4380)和Nd∶KG(WO₄)₂(β_1060nm=0.4618)晶体荧光分支比都较大，计算了该晶体的X=Ω₄/Ω₆，并将其X值与其他晶体的X值加以比较，Nd∶KY(WO₄)₂和Nd∶KG(WO₄)₂均易于实现1.06μm激光输出，适合作为LD泵浦的钨酸盐晶体激光器。     

First-principles study on the origin of optical transitions to be associated with F colour centers for PbWO4 crystals

The electronic structures of PbWO₄ crystals containing F type color centers with the lattice structure optimized are studied within the framework of the fully relativistic self-consistent Direc–Slater theory, using a numerically discrete variational (DV-Xα) method. The calculated results show that F and F⁺ centers have donor energy level in forbidden band. Their optical transition energy are 1.84 eV, 2.21 eV, respectively, which corresponds to the 680 nm, 550 nm absorption bands. It predicts that the 680 nm, 550 nm absorption bands originate form the F and F⁺ centers in PbWO₄ crystals.     

钼酸铅晶体中F型色心电子结构的理论计算

运用相对论性的密度泛函离散变分(DV-Xα)方法模拟计算PbMoO₄晶体中可能存在的F型色心的电子结构.结果表明,F,F⁺心在PbMoO₄晶体的禁带中引入了施主能级,其光学跃迁能分别是2.141,2.186 eV,即F,F⁺心能分别引起PMO晶体中581,567 nm的吸收,该吸收与PbMoO₄晶体中580 nm的吸收峰对应.因此,可推断F型色心能引起PMO晶体中由光色效应引起的580 nm吸收.